JP2588554B2 - アルミニウム溶湯用部材及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム溶湯用部材及びその製造方法Info
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- JP2588554B2 JP2588554B2 JP62335869A JP33586987A JP2588554B2 JP 2588554 B2 JP2588554 B2 JP 2588554B2 JP 62335869 A JP62335869 A JP 62335869A JP 33586987 A JP33586987 A JP 33586987A JP 2588554 B2 JP2588554 B2 JP 2588554B2
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
- C04B41/5064—Boron nitride
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルミニウム溶湯に対して良好な耐食性を有
するとともに高い機械的強度及び耐熱衝撃性を有する部
材及びその製造方法に関する。
するとともに高い機械的強度及び耐熱衝撃性を有する部
材及びその製造方法に関する。
［従来の技術］ アルミニウムの溶湯を取り扱うストークス、ラドル、
浸漬ヒーター保護管、ガス吹込み用部材、溶湯ポンプ部
材、溶湯撹拌用部材、溶湯ストッパ及び座、トイ等に対
して、従来耐食性を有するセラミックス粉末で被覆した
鋳鉄製の部材が広く使用されていた。しかし、このよう
な部材の金属材料は接触するアルミニウム溶湯に溶解す
る傾向があり、そのためアルミニウム溶湯の品質が低下
する。また耐食性セラミックス・コーティングは金属材
料に対して十分な密着力を有していないので容易に剥離
し、そのため毎日塗布しなければならないという問題が
ある。さらに、鋳鉄のような金属で出来ているため、比
較的重く、取扱いが容易でないという問題もある。
浸漬ヒーター保護管、ガス吹込み用部材、溶湯ポンプ部
材、溶湯撹拌用部材、溶湯ストッパ及び座、トイ等に対
して、従来耐食性を有するセラミックス粉末で被覆した
鋳鉄製の部材が広く使用されていた。しかし、このよう
な部材の金属材料は接触するアルミニウム溶湯に溶解す
る傾向があり、そのためアルミニウム溶湯の品質が低下
する。また耐食性セラミックス・コーティングは金属材
料に対して十分な密着力を有していないので容易に剥離
し、そのため毎日塗布しなければならないという問題が
ある。さらに、鋳鉄のような金属で出来ているため、比
較的重く、取扱いが容易でないという問題もある。
そこで最近金属製部材の代りに窒化珪素又は炭化珪素
のようなセラミックスのアルミニウム溶湯用部材が使用
されるようになった。
のようなセラミックスのアルミニウム溶湯用部材が使用
されるようになった。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらのセラミックス製アルミニウム
溶湯用部材は従来金属珪素を窒化又は炭化する反応焼結
法により製造されていたため、僅か30Kg/mm2程度の曲げ
強度しか有さず、使用中の機械的な応力や衝撃に十分に
耐えることができなかった。さらに、これらのセラミッ
クス製部材は比較的密度が低いので、表面が粗く、アル
ミニウム溶湯が溶着しやすい。その上比較的良好な曲げ
強度を有するものでも十分な耐熱衝撃性を有していない
ので、熱衝撃により破壊しやすい。
溶湯用部材は従来金属珪素を窒化又は炭化する反応焼結
法により製造されていたため、僅か30Kg/mm2程度の曲げ
強度しか有さず、使用中の機械的な応力や衝撃に十分に
耐えることができなかった。さらに、これらのセラミッ
クス製部材は比較的密度が低いので、表面が粗く、アル
ミニウム溶湯が溶着しやすい。その上比較的良好な曲げ
強度を有するものでも十分な耐熱衝撃性を有していない
ので、熱衝撃により破壊しやすい。
また、Si3N4系セラミックやサイアロン、炭化珪素等
の十分な強度、耐熱衝撃性を有するセラミックは、アル
ミニウム溶湯とのぬれ性が悪いけれども、使用によりア
ルミニウムの付着が少しづつ発生し、使用期間の増加と
ともに特に溶湯表面付近でアルミニウム付着量が増加す
る。
の十分な強度、耐熱衝撃性を有するセラミックは、アル
ミニウム溶湯とのぬれ性が悪いけれども、使用によりア
ルミニウムの付着が少しづつ発生し、使用期間の増加と
ともに特に溶湯表面付近でアルミニウム付着量が増加す
る。
従って本発明の目的は高い曲げ強度、アルミニウム溶
湯に対する良好な耐食性、高密度及び高い耐熱衝撃性を
有する内層に、アルミニウムの付着が起こりにくいBNを
主成分とする外層をコーティングしたアルミニウム溶湯
用部材を提供することである。
湯に対する良好な耐食性、高密度及び高い耐熱衝撃性を
有する内層に、アルミニウムの付着が起こりにくいBNを
主成分とする外層をコーティングしたアルミニウム溶湯
用部材を提供することである。
本発明のもう１つの目的はかかるアルミニウム溶湯用
部材を製造する方法を提供することである。
部材を製造する方法を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的に鑑み鋭意研究の結果、窒化珪素又はサイア
ロン系セラミックスの上にBNを主成分とする外層を形成
することにより、アルミニウム溶湯の付着を抑制し、ア
ルミニウム溶湯用部材の寿命を著しく長くすることがで
きることを発見し、本発明に想到した。
ロン系セラミックスの上にBNを主成分とする外層を形成
することにより、アルミニウム溶湯の付着を抑制し、ア
ルミニウム溶湯用部材の寿命を著しく長くすることがで
きることを発見し、本発明に想到した。
すなわち、本発明によるアルミニウム溶湯用部材は、
窒化珪素、Al2O3及び焼結助剤からなる窒化珪素系又は
サイアロン系セラミックス製の内層と、前記内層をBN及
びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆し焼結してな
る外層とからなり、前記外層はBNを主成分とし、主とし
てBN−SiO2−Al2O3−焼結助剤からなることを特徴とす
る。
窒化珪素、Al2O3及び焼結助剤からなる窒化珪素系又は
サイアロン系セラミックス製の内層と、前記内層をBN及
びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆し焼結してな
る外層とからなり、前記外層はBNを主成分とし、主とし
てBN−SiO2−Al2O3−焼結助剤からなることを特徴とす
る。
また本発明のアルミニウム溶湯用部材の製造方法は、
窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの成形体をBN及
びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆し、1600〜19
00℃で焼結することを特徴とする。
窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの成形体をBN及
びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆し、1600〜19
00℃で焼結することを特徴とする。
上記窒化珪素又はサイアロン系セラミックスはSi3N47
0重量％以上と、周期律表の第III a族元素の酸化物の１
種又は２種以上20重量％以下と、Al2O320重量％以下と
を含有する。
0重量％以上と、周期律表の第III a族元素の酸化物の１
種又は２種以上20重量％以下と、Al2O320重量％以下と
を含有する。
Si3N4に関しては、α相を65重量％以上含有すべきで
ある。α相が65重量％未満だと焼結性が低く、焼結密度
が低いために機械的強度が低い。α相の含有量は85重量
％以上であるのが好ましい。
ある。α相が65重量％未満だと焼結性が低く、焼結密度
が低いために機械的強度が低い。α相の含有量は85重量
％以上であるのが好ましい。
本発明に使用し得る第III a族元素の酸化物はY2O3、L
a2O3、CeO2等である。これらの酸化物は主として焼結助
剤として作用する。Y2O3が最も好ましく、常圧焼結又は
ガス圧焼結を行う場合Y2O3は３〜10重量％とするのが好
ましい。Y2O3が３重量％未満だと焼結密度が十分でな
く、Y2O3が10重量％を超えると得られる焼結体の高温強
度は著しく低下する。このように常圧焼結又はガス圧焼
結を行うためには比較的多量のY2O3が必要である。Y2O3
のより好ましい範囲は５〜７重量％である。
a2O3、CeO2等である。これらの酸化物は主として焼結助
剤として作用する。Y2O3が最も好ましく、常圧焼結又は
ガス圧焼結を行う場合Y2O3は３〜10重量％とするのが好
ましい。Y2O3が３重量％未満だと焼結密度が十分でな
く、Y2O3が10重量％を超えると得られる焼結体の高温強
度は著しく低下する。このように常圧焼結又はガス圧焼
結を行うためには比較的多量のY2O3が必要である。Y2O3
のより好ましい範囲は５〜７重量％である。
Al2O3に関しては、３〜７重量％の範囲内であるのが
好ましい。３重量％未満だと焼結性が低く、焼結密度が
低い。一方７重量％を超えると、得られる焼結体は著し
く低い高温強度を有する。より好ましいAl2O3含有量は
３〜５重量％である。
好ましい。３重量％未満だと焼結性が低く、焼結密度が
低い。一方７重量％を超えると、得られる焼結体は著し
く低い高温強度を有する。より好ましいAl2O3含有量は
３〜５重量％である。
本発明の窒化珪素又はアイアロン系セラミックスはさ
らに15重量％以下のAlN又はその固溶体を含有してもよ
い。ここでAlN固溶体はAlNポリタイプと呼ぶこともで
き、AlN、Si3N4及びAl2O3を含有し、AlNの含有量は約68
重量％である。AlN又はAlN固溶体の好ましい含有量は１
〜９重量％である。１重量％未満だと得られる焼結体は
著しく低い高温強度を有し、９重量％を超えると十分な
焼結性が得られず、焼結体の強度が低下する。AlN又はA
lN固溶体のより好ましい含有量は２〜９重量％である。
らに15重量％以下のAlN又はその固溶体を含有してもよ
い。ここでAlN固溶体はAlNポリタイプと呼ぶこともで
き、AlN、Si3N4及びAl2O3を含有し、AlNの含有量は約68
重量％である。AlN又はAlN固溶体の好ましい含有量は１
〜９重量％である。１重量％未満だと得られる焼結体は
著しく低い高温強度を有し、９重量％を超えると十分な
焼結性が得られず、焼結体の強度が低下する。AlN又はA
lN固溶体のより好ましい含有量は２〜９重量％である。
上記組成のセラミックス粉末は、溶媒としてエチルア
ルコール、メチルアルコール等を用い、ボールミル中で
混合する。得られた粉末混合物に、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルブタノール等の有機バインダーをセラミ
ックス成分に対して0.5〜１重量％の割合で添加し、ス
プレードライし、所望の大きさに造粒する。
ルコール、メチルアルコール等を用い、ボールミル中で
混合する。得られた粉末混合物に、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルブタノール等の有機バインダーをセラミ
ックス成分に対して0.5〜１重量％の割合で添加し、ス
プレードライし、所望の大きさに造粒する。
セラミックス造粒物を200〜60メッシュの粒径にふる
いわけした後、約700〜1500Kg/cm2の圧力で冷間静水圧
プレス（CIP）により成形する。CIP法により得られた成
形体を加熱により脱脂し、外形を整え、サンドペーパー
により研磨し、所望の長さに切断する。
いわけした後、約700〜1500Kg/cm2の圧力で冷間静水圧
プレス（CIP）により成形する。CIP法により得られた成
形体を加熱により脱脂し、外形を整え、サンドペーパー
により研磨し、所望の長さに切断する。
焼結前に、成形体をBN及びSiO2を含有するセラミック
ス粉末で被覆する。好ましい実施例ではBNは40〜60重量
％であり、SiO2は40〜60重量％である。被覆層はスプレ
ー又ははけ塗りにより形成することができる。塗布のた
めに、アルコール、エーテル、ケトン、アルカン類、芳
香族炭化水素等のような有機溶剤を有機バインダーとと
もに使用する。このセラミックス粉末被覆層は十分な効
果を得るために少なくとも0.5mmの厚さを有する必要が
ある。
ス粉末で被覆する。好ましい実施例ではBNは40〜60重量
％であり、SiO2は40〜60重量％である。被覆層はスプレ
ー又ははけ塗りにより形成することができる。塗布のた
めに、アルコール、エーテル、ケトン、アルカン類、芳
香族炭化水素等のような有機溶剤を有機バインダーとと
もに使用する。このセラミックス粉末被覆層は十分な効
果を得るために少なくとも0.5mmの厚さを有する必要が
ある。
本発明によりセラミックス粉末で被覆した窒化珪素又
はサイアロン系セラミックスの成形体は、300Kg/mm2以
下のガス圧の窒素雰囲気中で焼結する。常圧焼結及びガ
ス圧焼結のいずれも使用することができる。
はサイアロン系セラミックスの成形体は、300Kg/mm2以
下のガス圧の窒素雰囲気中で焼結する。常圧焼結及びガ
ス圧焼結のいずれも使用することができる。
本明細書において使用する用語「常圧焼結」はプレス
を行わずに大気圧下で行う焼結を意味し、用語「ガス圧
焼結」はプレスを行わずにガス圧下で行う焼結を意味す
る。
を行わずに大気圧下で行う焼結を意味し、用語「ガス圧
焼結」はプレスを行わずにガス圧下で行う焼結を意味す
る。
常圧焼結は複雑な焼結装置を必要としないので、より
好ましい。この焼結方法では窒素ガスは通常2Kg/cm2以
下である。窒素ガスの圧力が高くなるにしたがって焼結
体の密度も高くなる。
好ましい。この焼結方法では窒素ガスは通常2Kg/cm2以
下である。窒素ガスの圧力が高くなるにしたがって焼結
体の密度も高くなる。
本発明において焼結温度は1600〜1900℃である。1600
℃未満だと十分な焼結密度が得られず、1900℃を超える
とSi3N4が分解するおそれがある。好ましい焼結温度は1
700〜1800℃である。
℃未満だと十分な焼結密度が得られず、1900℃を超える
とSi3N4が分解するおそれがある。好ましい焼結温度は1
700〜1800℃である。
また、窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの焼結
体にもBN及びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆
し、BNを主成分とする外層を形成することができる。そ
の場合も被覆層形成のための塗布液は前記のものと同様
であり、焼結条件も同様である。しかし、焼結体である
ため好ましい焼結温度は1600℃から1700℃である。
体にもBN及びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆
し、BNを主成分とする外層を形成することができる。そ
の場合も被覆層形成のための塗布液は前記のものと同様
であり、焼結条件も同様である。しかし、焼結体である
ため好ましい焼結温度は1600℃から1700℃である。
窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの焼結体は、
AlN又はAlN固溶体を15重量％以下含有する場合には、下
記一般式： Si6-zAlzOzN8-z （ただし０＜ｚ≦4.2）により表わされる組成を有す
る。
AlN又はAlN固溶体を15重量％以下含有する場合には、下
記一般式： Si6-zAlzOzN8-z （ただし０＜ｚ≦4.2）により表わされる組成を有す
る。
またSi3N450重量％以上と、Li,Na,Ca,Mg,Y及び希土類
元素の酸化物の１種又は２種以上20重量％以下と、Al2O
320重量％以下と、AlN又はAlN固溶体15重量％以下とを
含有する場合には、下記一般式： Mx（Si,Al）12（O,N）16 （ただし、ＭはLi,Na,Ca,Mg,Y及び希土類元素の１種又
は２種以上、０＜ｘ≦２）により表わされる組成を有す
る。この組成のサイアロンはα相サイアロンであり、α
−サイアロンはα相10〜70重量％とβ相20〜90重量％と
ガラス質相0.1〜10重量％とからなる。
元素の酸化物の１種又は２種以上20重量％以下と、Al2O
320重量％以下と、AlN又はAlN固溶体15重量％以下とを
含有する場合には、下記一般式： Mx（Si,Al）12（O,N）16 （ただし、ＭはLi,Na,Ca,Mg,Y及び希土類元素の１種又
は２種以上、０＜ｘ≦２）により表わされる組成を有す
る。この組成のサイアロンはα相サイアロンであり、α
−サイアロンはα相10〜70重量％とβ相20〜90重量％と
ガラス質相0.1〜10重量％とからなる。
窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの焼結体は50
Kg/mm2以上の曲げ強度、理論値の90％以上の密度及び40
0℃以上の熱衝撃温度ΔＴを有する。80〜90重量％のSi3
N4、５〜10重量％のY2O3、３〜７重量％のAl2O3及び２
〜９重量％のAlN又はAlN固溶体からなる焼結体の場合、
曲げ強度は70Kg/mm2以上であり、密度は95〜99％であ
り、熱衝撃温度ΔＴは450℃以上である。
Kg/mm2以上の曲げ強度、理論値の90％以上の密度及び40
0℃以上の熱衝撃温度ΔＴを有する。80〜90重量％のSi3
N4、５〜10重量％のY2O3、３〜７重量％のAl2O3及び２
〜９重量％のAlN又はAlN固溶体からなる焼結体の場合、
曲げ強度は70Kg/mm2以上であり、密度は95〜99％であ
り、熱衝撃温度ΔＴは450℃以上である。
BN及びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆した窒
化珪素又はサイアロン系セラミックスの成形体を焼結す
ると、２層構造を有する焼結体が得られ、外層はBNを主
成分とし、主としてBN−SiO2−Al2O3−Y2O3からなる。
内層はセラミックスの出発原料粉末と実質的に同じ組成
を有する。外層の厚さは５〜50μｍであり、外層中にBN
が存在するために、部材の耐アルミニウム溶湯溶着性は
著しく良く、また耐酸化性も向上する。この外層の形成
は下記のメカニズムにより起るものと考えられる。すな
わち、表面にSiO2が存在するために粒界のガラス層が表
面に上昇し、BNが表面に焼結することができるようにな
る。窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの層から吸
引されたAl2O3及びY2O3はBNの焼結を可能とするよう作
用する。
化珪素又はサイアロン系セラミックスの成形体を焼結す
ると、２層構造を有する焼結体が得られ、外層はBNを主
成分とし、主としてBN−SiO2−Al2O3−Y2O3からなる。
内層はセラミックスの出発原料粉末と実質的に同じ組成
を有する。外層の厚さは５〜50μｍであり、外層中にBN
が存在するために、部材の耐アルミニウム溶湯溶着性は
著しく良く、また耐酸化性も向上する。この外層の形成
は下記のメカニズムにより起るものと考えられる。すな
わち、表面にSiO2が存在するために粒界のガラス層が表
面に上昇し、BNが表面に焼結することができるようにな
る。窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの層から吸
引されたAl2O3及びY2O3はBNの焼結を可能とするよう作
用する。
このように本発明のアルミニウム溶湯用材料は２層構
造を有し、内層は高い機械的強度と耐衝撃性を有する窒
化珪素又はサイアロン系セラミックスからなり、外層は
主としてBN−SiO2−Al2O3−Y2O3からなるためにアルミ
ニウム溶湯に対する耐溶着性が良好である。従ってこの
部材は衝撃負荷、熱衝撃、溶着に対して著しく抵抗力が
大きい。さらにアルミニウムに対する耐食性も十分であ
る。このため本発明のアルミニウム溶湯用部材は著しく
長寿命である。
造を有し、内層は高い機械的強度と耐衝撃性を有する窒
化珪素又はサイアロン系セラミックスからなり、外層は
主としてBN−SiO2−Al2O3−Y2O3からなるためにアルミ
ニウム溶湯に対する耐溶着性が良好である。従ってこの
部材は衝撃負荷、熱衝撃、溶着に対して著しく抵抗力が
大きい。さらにアルミニウムに対する耐食性も十分であ
る。このため本発明のアルミニウム溶湯用部材は著しく
長寿命である。
［実施例］ 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 85.6重量％のSi3N4粉末（粒径0.8μｍ）に6.5重量％
のY2O3粉末（粒径1.0μｍ）、2.9重量％のAlNポリタイ
プ（固溶体）粉末（粒径0.8μｍ）及び4.8重量％のAl2O
3粉末（粒径0.1μｍ）を添加し、イソプロピルアルコー
ル中でボールミルにより混合した。乾燥後粉末混合物に
５％濃度のポリビニルアルコール溶液10％を添加し、ラ
バープレスに入れて、１トン/cm2の静水圧により冷間静
水圧プレス（CIP）をし、成形体を形成した。この成形
体に40重量部のBN粉末と、40重量部のSiO2粉末と、50重
量部のコロジオンと４−メチル−２−ペンタノンとから
なるセラミックス粉末ペーストを被覆した。コーティン
グ層の乾燥後の厚さは約1mmであった。次いで、1750
℃、１気圧で５時間窒素雰囲気中で焼結した。焼結後、
表面に残留するセラミックス粉末を除去した。得られた
サイアロン焼結体の部材は以下の特性を有していた。
のY2O3粉末（粒径1.0μｍ）、2.9重量％のAlNポリタイ
プ（固溶体）粉末（粒径0.8μｍ）及び4.8重量％のAl2O
3粉末（粒径0.1μｍ）を添加し、イソプロピルアルコー
ル中でボールミルにより混合した。乾燥後粉末混合物に
５％濃度のポリビニルアルコール溶液10％を添加し、ラ
バープレスに入れて、１トン/cm2の静水圧により冷間静
水圧プレス（CIP）をし、成形体を形成した。この成形
体に40重量部のBN粉末と、40重量部のSiO2粉末と、50重
量部のコロジオンと４−メチル−２−ペンタノンとから
なるセラミックス粉末ペーストを被覆した。コーティン
グ層の乾燥後の厚さは約1mmであった。次いで、1750
℃、１気圧で５時間窒素雰囲気中で焼結した。焼結後、
表面に残留するセラミックス粉末を除去した。得られた
サイアロン焼結体の部材は以下の特性を有していた。
相対密度 99.0％ 曲げ強度＊（室 温） 80Kg/mm2 曲げ強度＊（1000℃） 80Kg/mm2 熱衝撃温度ΔＴ 600℃ 注＊:4点曲げテスト（下方スパン30mm、上方スパン10m
m）による。
m）による。
この部材を切断し、その断面を走査電子顕微鏡（SE
M）で測定した。第１図はSEM写真であり、明らかに２層
構造（灰色部分はサイアロン内層であり、白色部分は外
層である。）を示す。赤外線分析により、外層がBNを含
有することが確認された。また電子プローブ微小部分析
法（EPMA）により、外層中にAl及びSiが存在することが
確認された。Y2O3は焼結に必須の成分であるので、焼結
した外層にY2O3も存在するのは確実であると考えられ
る。このY2O3は下層の窒化珪素又はサイアロン系セラミ
ックス層から吸引されたものである。
M）で測定した。第１図はSEM写真であり、明らかに２層
構造（灰色部分はサイアロン内層であり、白色部分は外
層である。）を示す。赤外線分析により、外層がBNを含
有することが確認された。また電子プローブ微小部分析
法（EPMA）により、外層中にAl及びSiが存在することが
確認された。Y2O3は焼結に必須の成分であるので、焼結
した外層にY2O3も存在するのは確実であると考えられ
る。このY2O3は下層の窒化珪素又はサイアロン系セラミ
ックス層から吸引されたものである。
この部材を溶融アルミニウム中に浸漬した。その結
果、６ケ月浸漬した後でも溶融アルミニウムにより実質
的に腐食及び溶着が起っていないことがわかった。また
浸漬中の機械的衝撃及び出し入れによる熱衝撃にも耐え
ることができた。従って、修理を要さずに１年以上使用
することができることがわかる。
果、６ケ月浸漬した後でも溶融アルミニウムにより実質
的に腐食及び溶着が起っていないことがわかった。また
浸漬中の機械的衝撃及び出し入れによる熱衝撃にも耐え
ることができた。従って、修理を要さずに１年以上使用
することができることがわかる。
実施例２ 82.7重量％のSi3N4、5.8重量％のY2O3、3.8重量％のA
l2O3及び7.7重量％のAlNポリタイプをセラミックス材料
として用いた以外、実施例１を繰り返した。
l2O3及び7.7重量％のAlNポリタイプをセラミックス材料
として用いた以外、実施例１を繰り返した。
得られた部材をアルミニウム溶湯に浸漬した。
その結果、実施例１と同様に６ケ月浸漬した後でも部
材はほとんどアルミニウム溶湯中に溶解していなかっ
た。
材はほとんどアルミニウム溶湯中に溶解していなかっ
た。
実施例３ 実施例１と同じセラミックス材料を用い、同じ方法で
成形体を形成した。その成形体のまわりに80重量％のSi
3N4粉末と20重量％のBN粉末とからなる粉末を充填し、1
750℃、１気圧で５時間窒素雰囲気中で焼結した。次い
で、得られた焼結体表面に実施例１と同様のセラミック
ス粉末ペーストを被覆し、1650℃、１気圧で３時間窒素
雰囲気中で焼結した。
成形体を形成した。その成形体のまわりに80重量％のSi
3N4粉末と20重量％のBN粉末とからなる粉末を充填し、1
750℃、１気圧で５時間窒素雰囲気中で焼結した。次い
で、得られた焼結体表面に実施例１と同様のセラミック
ス粉末ペーストを被覆し、1650℃、１気圧で３時間窒素
雰囲気中で焼結した。
得られた部材をアルミニウム溶湯に浸漬した。
その結果、実施例１及び２と同様に６ケ月浸漬した後
でも部材はほとんどアルミニアム溶湯中に理解していな
かった。
でも部材はほとんどアルミニアム溶湯中に理解していな
かった。
［発明の効果］ 上記の通り、本発明のアルミニウム溶湯用部材は２層
構造を有し、内層は焼結した窒化珪素又はサイアロン系
セラミックスからなり、外層は主としてBN−SiO2−Al2O
3−Y2O3からなるので、破壊、亀裂、溶着、腐食等を起
こすことなく長期間の使用に耐えることができる。また
鋳鉄製管を使用しないので軽量であり、かつアルミニウ
ム溶湯中へ理解するようなこともない。従って、アルミ
ニウム溶湯の品質低下を防止することができる。
構造を有し、内層は焼結した窒化珪素又はサイアロン系
セラミックスからなり、外層は主としてBN−SiO2−Al2O
3−Y2O3からなるので、破壊、亀裂、溶着、腐食等を起
こすことなく長期間の使用に耐えることができる。また
鋳鉄製管を使用しないので軽量であり、かつアルミニウ
ム溶湯中へ理解するようなこともない。従って、アルミ
ニウム溶湯の品質低下を防止することができる。
このような特徴を有する本発明のアルミニウム溶湯用
部材はストークス、ラドル、浸漬ヒーター保護管、ガス
吹込み用部材、溶湯ポンプ部材、溶湯撹拌用部材、溶湯
ストッパ及び座、及びトイ等に好適に使用することがで
きる。
部材はストークス、ラドル、浸漬ヒーター保護管、ガス
吹込み用部材、溶湯ポンプ部材、溶湯撹拌用部材、溶湯
ストッパ及び座、及びトイ等に好適に使用することがで
きる。
第１図は実施例１の部材の断面の結晶組織を示す走査顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
Claims (11)
- 【請求項１】窒化珪素、Al2O3及び焼結助剤からなる窒
化珪素系又はサイアロン系セラミックス製の内層と、前
記内層をBN及びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆
し焼結してなる外層とからなり、前記外層はBNを主成分
とし、主としてBN−SiO2−Al2O3−焼結助剤からなるこ
とを特徴とするアルミニウム溶湯用部材。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のアルミニウ
ム溶湯用部材において、前記窒化珪素又はサイアロン系
セラミックスが50kg/mm2以上の曲げ強度、理論値の90％
以上の密度及び400℃以上の熱衝撃温度ΔＴを有するこ
とを特徴とするアルミニウム溶湯用部材。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
アルミニウム溶湯用部材において、前記窒化珪素又はサ
イアロン系セラミックスがSi3N470重量％以上と、周期
律表の第III a族元素の酸化物の１種又は２種以上20重
量％以下と、Al2O320重量％以下とを含有することを特
徴とするアルミニウム溶湯用部材。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載のアルミニウ
ム溶湯用部材において、前記窒化珪素又はサイアロン系
セラミツクスが一般式： Si6-zAlzOzN8-z （ただし０＜ｚ≦4.2）を有するβ−サイアロンであっ
て、Si3N470重量％以上と、周期律表の第III a族元素の
酸化物の１種又は２種以上20重量％以下と、Al2O320重
量％以下と、AlN又はAlN固溶体15重量％以下とを含有す
ることを特徴とするアルミニウム溶湯用部材。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載のアルミニウ
ム溶湯用部材において、前記窒化珪素又はサイアロン系
セラミックスは一般式： Mx（Si,Al）12（O,N）16 （ただし、０＜ｘ≦２、ＭはLi,Na,Ca,Mg,Y及び希土類
元素のうち１種又は２種以上を示す。）を有するα−サ
イアロンであって、α相サイアロン10〜70重量％とβ相
サイアロン20〜90重量％とカラス質相0.1〜10重量％と
からなり、Si3N450重量％以上と、Li,Na,Ca,Mg,Y及び希
土類元素の酸化物の１種又は２種以上20重量％以下と、
Al2O320重量％以下と、AlN又はAlN固溶体15重量％以下
とを含有することを特徴とするアルミニウム溶湯用部
材。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれ
かに記載のアルミニウム溶湯用部材において、前記外層
が５〜50μｍの厚さを有することを特徴とするアルミニ
ウム溶湯用部材。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれ
かに記載のアルミニウム溶湯用部材において、前記部材
がストークス、ラドル、浸漬ヒーター保護管、ガス吹込
み用部材、溶湯ポンプ部材、溶湯撹拌用部材、溶湯スト
ッパ及び座、及びトイのいずれかであることを特徴とす
るアルミニウム溶湯用部材。 - 【請求項８】窒化珪素又はサイアロン系セラミックスか
らなる内層と窒化ホウ素を主成分とする外層とからなる
アルミニウム溶湯用部材を製造する方法において、前記
窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの成形体をBN及
びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆し、1600〜19
00℃で焼結することを特徴とする方法。 - 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載の方法におい
て、前記セラミックス粉末の被覆が0.5mm以上の厚さで
あることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第８項に記載の方法にお
いて、前記窒化珪素又はサイアロン系セラミックスの焼
結体をBN及びSiO2を含有するセラミックス粉末で被覆
し、1600〜1900℃で焼結することを特徴とする方法。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載の方法にお
いて、前記セラミックス粉末の被覆が0.5mm以上の厚さ
であることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62335869A JP2588554B2 (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | アルミニウム溶湯用部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62335869A JP2588554B2 (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | アルミニウム溶湯用部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01176289A JPH01176289A (ja) | 1989-07-12 |
| JP2588554B2 true JP2588554B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=18293290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62335869A Expired - Lifetime JP2588554B2 (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | アルミニウム溶湯用部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2588554B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712990B2 (ja) * | 1990-01-29 | 1995-02-15 | 日本軽金属株式会社 | 耐金属溶湯鋳付き性に優れた反応焼結型窒化けい素結合質焼結体及びその製造方法 |
| JP4724863B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-07-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ノロ付着の少ない鋳造用ストーク及びその製造方法 |
| JP5582813B2 (ja) * | 2010-02-17 | 2014-09-03 | 株式会社クボタ | 溶融金属用セラミックス部材の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130175A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | 東芝セラミツクス株式会社 | 溶融金属浸漬用耐蝕性材料 |
| JPS6227392A (ja) * | 1985-07-24 | 1987-02-05 | 京セラ株式会社 | アルミニウム合金溶湯用浸漬部材 |
| JPS63190786A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 日立金属株式会社 | 被覆窒化珪素系セラミツクスおよびその製造方法 |
| JP2614061B2 (ja) * | 1987-12-11 | 1997-05-28 | 株式会社香蘭社 | 窒化物系複合セラミックス |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP62335869A patent/JP2588554B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01176289A (ja) | 1989-07-12 |
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